PCB AOI Pārbaude: 2D pret 3D AOI, Defekti, Iestatījumi un Ierobežojumi

Automatizētā optiskā pārbaude (AOI) izmanto kameras, kontrolētas apgaismojumu un pārbaudes programmatūru, lai noteiktu redzamus PCB montāžas defektus. Šajā rakstā tiek apskatīta AOI darbība, atklājamie defekti, 2D un 3D pārbaude, pirms- un pēc-replūda lietojums, iestatījumu prasības, salīdzinājums ar SPI, AXI un ICT, sistēmas ierobežojumi un mašīnas izvēles faktori.

Katalogs

Attēls 1: Automatizētā optiskā pārbaude (AOI)

Kas ir automatizētā optiskā pārbaude (AOI)?

Automatizētā optiskā pārbaude (AOI) ir kvalitātes kontroles metode, kas izmanto kameras un pārbaudes programmatūru, lai identificētu redzamus defektus uz drukātiem ķēžu plates un elektroniskajām montāžām. Tā palīdz ražotājiem pārbaudīt, vai PCB komponenti, marķējumi, lodēšanas savienojumi un virsmas iezīmes atbilst prasītajām dizaina un kvalitātes standartiem. Salīdzinājumā ar manuālo pārbaudi, AOI pārbaude nodrošina ātrākus, konsekventākus un atkārtojamus rezultātus.

Kā AOI mašīna pārbauda PCB?

AOI mašīna sāk ar PCB precīzu novietošanu un izmanto fiducial zīmes, lai to sakārtotu atbilstoši programmētajam pārbaudes izkārtojumam. Kontrolēts LED apgaismojums pēc tam apgaismo plati no dažādiem leņķiem, kamēr augstas izšķirtspējas kameras fiksē komponentu, paliktņu, marķējumu un redzamo lodēšanas savienojumu attēlus. AOI programmatūra salīdzina nofotografētos attēlus ar programmētajiem PCB pārbaudes kritērijiem, lai identificētu iezīmes, kas ir ārpus pieņemamiem ierobežojumiem. Kad tiek konstatēts iespējams defekts, sistēma reģistrē tā atrašanās vietu un parāda attēlu operatora pārbaudei. PCB tad var tikt apstiprināta nākamajai ražošanas posmai vai nosūtīta remontam.

Kādi PCB defekti var tikt noteikti ar AOI?

AOI var noteikt redzamus komponentu novietojuma, marķējumu, kāju un lodēšanas defektus PCB montāžās. Tās noteikšanas spēja ir atkarīga no kameras izšķirtspējas, apgaismojuma, pārbaudes leņķa, komponentu redzamības un programmas iestatījumiem.

PCB defekts	Ko AOI pārbauda
Trūkstošs komponents	Apstiprina, vai nepieciešamais komponents ir uzstādīts
Nepareiza orientācija vai polaritāte	Pārbauda komponenta virzienu, polaritātes zīmes un pin-1 pozīciju
Komponenta novirze vai nepareiza izlīdzināšana	Mēra komponenta pozīciju attiecībā pret paliktņiem
Tombstonings	Atklāj mikroshēmu komponentus, kuri ir pacelti vienā galā
Redzams lodēšanas tilts	Identificē lodēšanu, kas savieno blakus redzamos paliktņus vai kājas
Nepietiekama redzamā lodēšana	Pārbauda, vai redzamā lodēšanas zona vai forma ir zem pieņemamā ierobežojuma
Pacelta kāja	Atklāj kājas, kas izskatās paceltas vai atdalītas no paliktņa
Nepareiza vai neskaidra marķēšana	Salīdzina redzamos daļu kodus, etiķetes, polaritātes atzīmes vai drukātās vērtības

AOI nevar droši pārbaudīt lodēšanas savienojumus, kas slēpti zem BGA, LGA, QFN un citiem apakšā beidzamiem iepakojumiem. Šie savienojumi parasti prasa automātisko rentgena pārbaudi.

2D AOI pret 3D AOI: Kāda ir atšķirība?

Salīdzinājums	2D AOI	3D AOI
Pārbaudes metode	Iegūst plakanu attēlu no PCB virsmas	Veido trīsdimensiju profilu par PCB virsmu
Mērījumi	Pārbauda pozīciju, izmēru, formu, krāsu un platību	Pārbauda augstumu, tilpumu, pozīciju, formu un koplanaritāti
Atklājami defekti	Trūkstošas daļas, nepareiza orientācija, neizlīdzināšana, kapu akmeņi un redzami lodēšanas tilti	Pacelti vadītāji, pacelti komponenti, lodēšanas augstuma atšķirības, nepietiekama lodēšana un koplanaritātes defekti
Pārbaudes precizitāte	Piemērota skaidriem un redzamiem virsmas defektiem	Uzticamāka defektiem, kas saistīti ar augstumu un virsmas formu
Pārbaudes ātrums	Parasti ātrāka pamata PCB pārbaudei	Var prasīt ilgāku attēlu apstrādes laiku
Iekārtu izmaksas	Parasti zemākas	Parasti augstākas
Vislabāk piemērots	Standarta PCB montāžām ar redzamiem virsmas defektiem	Blīvas, plānas pakāpes, sarežģītas vai augstas uzticamības PCB montāžas

AOI pret SPI pret AXI pret ICT: Kuru PCB pārbaudes metodi jums vajadzētu izmantot?

Attēls 2: AOI pret SPI pret AXI pret ICT

AOI, SPI, AXI un ICT ir PCB pārbaudes metodes, kas tiek izmantotas, lai pārbaudītu dažādas ražošanas defektu stadijas un tipus. Automatizētā optiskā pārbaude pārbauda redzamās komponentes un lodēšanas apstākļus, kamēr lodēšanas pasta pārbaude mēra lodēšanas pastu pirms komponentu novietošanas. Automatizētā rentgena pārbaude pārbauda slēptos lodēšanas savienojumus, un iekšējo shēmu testēšana pārbauda samontētā PCB elektrisko stāvokli.

Salīdzinājums	AOI	SPI	AXI	ICT
Pilns nosaukums	Automatizētā optiskā pārbaude	Lodēšanas pasta pārbaude	Automatizētā rentgena pārbaude	Iekšējo shēmu testēšana
Ko tā pārbauda	Redzamās komponentes, PCB īpatnības un lodēšanas savienojumi	Lodēšanas pasta nogulsnes uz PCB padām	Slēptie un iekšējie lodēšanas savienojumi	Elektriskie savienojumi un komponentu vērtības
Pārbaudes metode	Kameras un attēlu apstrādes programmatūra	2D vai 3D optiskais mērījums	Rentgena attēlveidošana	Elektriskie zondi un testēšanas programmas
Bieži atklātie defekti	Trūkstošas, apgrieztas, pagrieztas vai nepareizi novietotas komponentes; kapu akmeņi; redzami lodēšanas tilti	Trūkstoša, pārmērīga, nepietiekama vai nepareizi izlīdzināta lodēšanas pasta	BGA lodēšanas defekti, slēptie tilti, tukšumi un nepilnīgi savienojumi	Atvērti, īsziņas, nepareiza pretestība un daži bojāti komponenti
Ražošanas posms	Pirms vai pēc atkārtotās lodēšanas	Pēc lodēšanas pasta drukāšanas	Pēc atkārtotās lodēšanas	Pēc PCB montāžas
Galvenais mērķis	Komponentu novietošana un redzamā lodēšanas pārbaude	Lodēšanas pasta procesa kontrolēšana	Slēpto lodēšanas savienojumu pārbaude	Elektrisko kļūdu noteikšana
Vislabāk izmantot	Standarta SMT un PCB montāžas pārbaude	Lai novērstu drukāšanas saistītus defektus	BGA, LGA, QFN un citi slēptu savienojumu iepakojumi	Elektriskās plūsmas un izvēlēto komponentu pārbaude

Šīs pārbaudes metodes bieži tiek apvienotas, jo katra pārbauda atšķirīgu ražošanas posmu vai defekta veidu.

Pre-Reflow AOI pret Post-Reflow AOI

Priekšatka AOI pārbauda PCB pēc komponentu novietošanas, bet pirms lodēšanas. Tas palīdz atklāt trūkstošas, pārvietotas, pagrieztas, apgrieztas vai nepareizi novietotas komponentes pirms to pārejas caur atkārtotās lodēšanas krāsni.

Pēc atkārtotās lodēšanas AOI ir biežāk izmantots, jo tas pārbauda gan komponentu novietošanu, gan redzamos lodēšanas savienojumu defektus pēc lodēšanas. Dažas ražošanas līnijas izmanto abus posmus, kad agra noteikšana var samazināt grūtas vai dārgas pārbūves.

AOI programmēšanas un iestatīšanas pamati

Iestatīšanas solis	Galvenā darbība
Importēt PCB datus	Ielādēt pieejamos CAD, Gerber, BOM un komponentu novietošanas failus
Definēt pārbaudes logus	Izveidot pārbaudes apgabalus komponentiem, marķējumiem, polaritātei, vadītājiem, padām un redzamajiem lodēšanas savienojumiem
Pielāgot kameras un apgaismojumu	Iestatīt fokusu, ekspozīciju, spilgtumu, kontrastu un apgaismojuma leņķus
Iestatīt pārbaudes tolerances	Definēt pieņemamus ierobežojumus pozīcijai, rotācijai, polaritātei, augstumam un lodēšanas izskatam
Pārbaudīt programmu	Testēt vairākus pārbaudītus labus dēļus un dēļus, kuros ir zināmi defekti
Saglabāt apstiprināto versiju	Pierakstīt PCB revīziju, komponentu bibliotēku, programmatūras versiju un gala iestatījumus

Zelta dēlis var tikt izmantots, ja pilni dizaina dati nav pieejami, bet viens dēlis nevar pārstāvēt normālas ražošanas variācijas. Gala programma jāvalidē ar abiem pieņemamiem dēļiem un zināmiem defektīviem paraugiem.

Automatizētas optiskās pārbaudes ierobežojumi

AOI ierobežojums	Kāpēc tas ir svarīgi	Ieteicamā metode vai rīcība
Nav iespējams pārbaudīt slēptus lodēšanas defektus	Kameras neredz savienojumus zem BGA, LGA, QFN un līdzīgām paketēm	Izmantot AXI
Nav iespējams verificēt elektrisko veiktspēju	AOI nepārbauda spriegumu, strāvu, signālus, programmatūru vai pilnas ķēdes darbību	Izmantot ICT vai funkcionālo testēšanu
Atspulgi un ēnas ietekmē attēlus	Spilgti lodējumi un augsti komponenti var slēpt iezīmes vai radīt nepareizus trauksmes signālus	Regulēt apgaismojumu un kameras leņķus vai izmantot 3D AOI
PCB deformācija ietekmē mērījumus	Nevienmērīgi dēļi var mainīt izlīdzināšanas un augstuma rezultātus	Izmantot dēļa atbalstu un deformācijas kompensāciju
Līdzīgi izskatāmie komponenti ir grūti atšķirt	Daļām var būt tāda pati pakete vai neskaidras markas	Uzlabot marķējumu pārbaudi un komponentu bibliotēkas datus
Nepareizi iestatījumi rada maldīgu trauksmi	Ierobežojumi, kas ir pārāk šauri, var noraidīt pieņemamus dēļus	Tunēt programmu, izmantojot vairākus pārbaudītus labus dēļus
Brīvie iestatījumi rada defektu aizbēgšanu	Ierobežojumi, kas ir pārāk plaši, var ļaut reāliem defektiem iziet cauri	Validēt programmu, izmantojot zināmus defektīvus dēļus
Nepareiza programmatūras versija samazina precizitāti	AOI programma var nesakrist ar pašreizējo PCB vai BOM revīziju	Pielietot stingru programmatūras un dokumentu versiju kontroli

AOI veiktspēja jāvērtē gan pēc kļūdu atsaukšanas līmeņa, gan defektu aizbēgšanas līmeņa. Programma, kas noraida pārāk daudz pieņemamu dēļu, palielina operatoru pārskatus un palēnina ražošanu, kamēr programma ar brīviem ierobežojumiem var ļaut reāliem defektiem iziet cauri.

AOI ir efektīva redzamajiem PCB montāžas defektiem, bet tā nevar aizstāt AXI, ICT vai funkcionālo testēšanu, kad jāverificē arī slēptie lodēšanas savienojumi un elektriskā veiktspēja.

Kā izvēlēties pareizo AOI mašīnu PCB pārbaudei

Izvēles faktors	Ko pārbaudīt	Kāpēc tas ir svarīgi
AOI tips	Izvēlēties starp 2D AOI un 3D AOI	Sistēmai jānodrošina mērījumi, kas nepieciešami mērķa PCB defektiem
Defektu noteikšanas prasības	Uzskaitīt komponentu, novietojuma un lodēšanas defektus, kas jāidentificē	AOI mašīnai jāatbilst faktiskajiem kvalitātes riskiem PCB montāžas procesā
Komponentu izmērs un kājas solis	Pārbaudīt mazāko komponentu paketi un vismazāko kāju attālumu	Nepieciešama pietiekama attēla izšķirtspēja, lai nodrošinātu mazu komponentu un smalkas kājas
PCB saderība	Apstiprināt dēļa izmēru, biezumu, svaru un maksimālo komponentu augstumu	Mašīnai jāspēj droši apstrādāt katru PCB modeli, ko izmanto ražošanā
Pārbaudes ātrums	Pārbaudīt faktisko pārbaudes laiku, izmantojot tipisku ražošanas dēli	AOI sistēmai jāspēj sekot SMT līnijai, neizraisot kavēšanos
Programmēšanas un programmatūras funkcijas	Pārbaudīt CAD, Gerber, BOM, novietojuma faila importu, offline programmēšanu, izsekojamību un atskaitēšanu	Laba programmatūra samazina sagatavošanas laiku un atbalsta ražošanas kvalitātes analīzi
Pārbaudes veiktspēja	Mērīt kļūdu atsaukšanas līmeni, defektu aizbēgšanas līmeni, cikla laiku un operatora pārskatu slodzi	Šie rezultāti parāda, vai mašīna var nodrošināt uzticamu pārbaudi reālā ražošanā
Izmaksas un piegādātāja atbalsts	Salīdzināt pirkuma cenu, apmācību, apkopes, programmatūras licences, rezerves daļas un tehnisko apkalpošanu	Kopējās īpašumtiesību izmaksas un piegādātāja atbalsts ietekmē ilgtermiņa sistēmas uzticamību

Pirms AOI mašīnas iegādes testējiet to ar reāliem, zināmiem labiem un defektīviem PCB paraugiem. Vispiemērotākajai sistēmai jāspēj identificēt nepieciešamos defektus, atbalstīt ražošanā izmantotās PCB montāžas un saglabāt nepieciešamo pārbaudes ātrumu, neradot pārmērīgu nepatieso izsaukumu skaitu.

Secinājums

AOI nodrošina ātru un atkārtojamu redzamo PCB komponentu, atzīmju, vadu un lodēšanas savienojumu pārbaudi. Uzticami rezultāti ir atkarīgi no pareizā 2D vai 3D sistēmas izvēles, pārbaudes programmu validēšanas ar labām un defektīvām plāksnēm, kā arī nepatieso izsaukumu un defektu izvairīšanās kontroles. AXI, ICT vai funkcionālā testēšana joprojām ir nepieciešama slēptiem lodēšanas savienojumiem un elektriskām kļūdām.